Bộ chuyển đổi BACnet/IP & MS/TP Client sang Modbus TCP & RTU – IN700485XX

IN700485XX là bộ chuyển đổi (gateway) của Intesis, dùng để đưa dữ liệu từ các thiết bị Modbus vào hệ thống BACnet.

Nói đơn giản, nếu một hệ thống đang có nhiều thiết bị dùng Modbus RTU hoặc Modbus TCP, nhưng hệ thống BMS lại dùng BACnet, IN700485XX sẽ đứng ở giữa để hai bên có thể trao đổi dữ liệu.

Luồng dữ liệu có thể hiểu rất đơn giản:

Thiết bị Modbus → IN700485XX → BACnet → BMS

Ở phía Modbus, IN700485XX đóng vai trò Master/Client. Gateway chủ động hỏi các thiết bị Modbus để lấy dữ liệu.

Ở phía BACnet, gateway đóng vai trò Server. Gateway đưa những dữ liệu đã lấy được ra dưới dạng BACnet objects để BMS hoặc bộ điều khiển BACnet có thể đọc và sử dụng.

IN700485XX là gì? Gateway Modbus Client sang BACnet Server hoạt động như thế nào?

Bạn có thể hình dung IN700485XX giống như một người phiên dịch.

Một bên nói Modbus.

Một bên nói BACnet.

Gateway nhận dữ liệu từ bên Modbus, sau đó đưa dữ liệu đó sang BACnet để BMS có thể hiểu và sử dụng.

Luồng dữ liệu như sau:

Modbus RTU/TCP → IN700485XX → BACnet/IP hoặc BACnet MS/TP

Gateway sẽ liên tục hỏi các thiết bị Modbus đã được cài đặt trong cấu hình. Quá trình này gọi là polling, tức là gateway lần lượt hỏi thiết bị xem đang có giá trị gì.

Ví dụ:

Một cảm biến nhiệt độ dùng Modbus đang đo 25°C.

Gateway đọc giá trị 25°C từ thiết bị.

Sau đó, gateway đưa giá trị này ra phía BACnet.

BMS không cần biết cảm biến ban đầu dùng thanh ghi Modbus nào. BMS chỉ cần đọc BACnet object mà gateway đã tạo.

Gateway làm gì ở hai phía?

Có thể hiểu rất đơn giản:

• Phía Modbus: gateway là Master/Client, chủ động hỏi thiết bị để lấy dữ liệu.
• Phía BACnet: gateway là Server, đưa dữ liệu ra dưới dạng BACnet objects.
• Ở giữa: gateway nối dữ liệu Modbus với BACnet.

Vì vậy, BMS dùng BACnet không cần trực tiếp làm việc với Modbus. BMS chỉ cần đọc các BACnet objects do IN700485XX cung cấp.

Gateway xử lý dữ liệu Modbus như thế nào?

Gateway sẽ hỏi các thanh ghi (register) Modbus đã được cài đặt.

Giá trị nhận được sẽ được lưu trong gateway. Sau đó, gateway liên kết giá trị này với BACnet object tương ứng.

Cách làm này rất hữu ích trong BMS.

Bạn có thể giữ nguyên các thiết bị Modbus đang có ở hiện trường, nhưng hệ thống BMS phía trên vẫn có thể làm việc bằng BACnet.

Xem thêm: Các bộ chuyển đổi tín hiệu Intesis phân phối chính hãng Ecozen

IN700485XX hỗ trợ Modbus TCP và Modbus RTU như thế nào?

IN700485XX hỗ trợ cả Modbus RTU và Modbus TCP ở phía Client/Master.

Điều này cho phép gateway lấy dữ liệu từ cả thiết bị Modbus dùng đường truyền nối tiếp và thiết bị Modbus dùng mạng Ethernet.

Modbus RTU

Modbus RTU sử dụng đường truyền EIA-485.

IN700485XX có 2 cổng EIA-485 để kết nối các thiết bị Modbus RTU.

Nếu sử dụng cả hai cổng cho Modbus RTU, manual cho phép tối đa 64 thiết bị Modbus, tức là 32 thiết bị trên mỗi cổng.

Khi kết nối Modbus RTU, cần cài đặt đúng các thông số như:

• Địa chỉ thiết bị Modbus.
• Tốc độ truyền (baud rate).
• Kiểu kiểm tra chẵn lẻ (parity).
• Bit dừng (stop bit).
• Cách đấu dây EIA-485.
• Điện trở kết thúc đường truyền (termination).
• Phân cực đường truyền (polarization).
• Số lượng thiết bị trên từng đường truyền.

Có hai cổng EIA-485 không có nghĩa là mọi kiểu đấu dây đều tự động hỗ trợ cùng một số lượng thiết bị.

Cần xem đúng ứng dụng, cách đấu dây và cách chia thiết bị trên từng đường truyền.

Modbus TCP

Modbus TCP sử dụng Ethernet để kết nối với các thiết bị Modbus TCP Server.

Theo manual hiện hành, ứng dụng này hỗ trợ tối đa 5 Modbus TCP nodes.

Gateway sẽ đọc các thanh ghi cần thiết từ từng thiết bị. Sau đó, các giá trị này được đưa sang BACnet dưới dạng các BACnet objects.

Một điểm cần nhớ:

Modbus TCP node và Modbus register là hai thứ khác nhau.

• Node là một thiết bị hoặc điểm giao tiếp Modbus TCP.
• Register là vùng dữ liệu bên trong thiết bị.

Ví dụ, một thiết bị có thể có rất nhiều register, nhưng vẫn chỉ được tính là một Modbus TCP node.

IN700485XX chuyển Modbus register thành BACnet object như thế nào?

Gateway không đơn giản là lấy một register Modbus rồi đổi tên thành BACnet.

Khi cài đặt, người dùng xác định dữ liệu Modbus cần lấy, kiểu dữ liệu, quyền đọc/ghi và cách dữ liệu đó xuất hiện ở phía BACnet.

Có thể hình dung như sau:

Thiết bị Modbus → Register → Kiểu dữ liệu → BACnet Object → Object Instance

Ví dụ:

Một thiết bị Modbus có một register chứa nhiệt độ.

Bạn khai báo register đó trong gateway.

Gateway đọc giá trị nhiệt độ.

Sau đó, giá trị này được đưa ra BACnet dưới dạng một object phù hợp.

BMS chỉ cần đọc object đó.

Mapping Modbus → BACnet

Khi cài đặt một tín hiệu, kỹ sư cần xác định các thông tin chính:

• Thiết bị Modbus.
• Địa chỉ register.
• Mã hàm (function code).
• Kiểu dữ liệu.
• Quyền đọc/ghi.
• Thứ tự byte và word.
• Loại BACnet object.
• Số thứ tự của object (object instance).

Nói ngắn gọn, mục tiêu là biến:

Modbus register → BACnet object

để BMS có thể sử dụng dữ liệu theo cách của BACnet.

Các loại BACnet object mà IN700485XX hỗ trợ

BACnet Server của gateway hỗ trợ nhiều loại object, gồm:

• Analog Input.
• Analog Output.
• Analog Value.
• Binary Input.
• Binary Output.
• Binary Value.
• Multistate Input.
• Multistate Output.
• Multistate Value.
• Calendar.
• Schedule.
• Trend Log.
• Trend Log Multiple.
• Notification Class.

Điểm quan trọng là dữ liệu phía BACnet được tổ chức thành object, chứ không chỉ là một danh sách register.

Nhờ vậy, dữ liệu từ thiết bị Modbus có thể được đưa vào BMS theo đúng cách mà hệ thống BACnet đang sử dụng.

Schedule, Calendar và Trend Log dùng để làm gì?

Ngoài việc đưa giá trị hiện tại từ Modbus sang BACnet, IN700485XX còn hỗ trợ một số BACnet object như Schedule, Calendar và Trend Log.

Những object này giúp hệ thống quản lý lịch hoạt động và theo dõi dữ liệu theo thời gian.

Schedule và Calendar

Schedule dùng để đặt lịch hoạt động.

Ví dụ, một thiết bị cần chạy theo giờ làm việc trong ngày.

Calendar chứa thông tin ngày tháng để hệ thống sử dụng khi lập lịch.

Điều này hữu ích khi thiết bị cần hoạt động theo:

• Giờ làm việc.
• Ngày nghỉ.
• Một ngày cụ thể.
• Một khoảng thời gian đã được cài đặt.

Trend Log và Trend Log Multiple

Trend Log dùng để lưu lại giá trị theo thời gian.

Ví dụ, BMS không chỉ cần biết nhiệt độ hiện tại là bao nhiêu.

BMS còn có thể cần xem:

• Nhiệt độ tăng hay giảm?
• Nhiệt độ thay đổi như thế nào trong ngày?
• Thiết bị có hoạt động ổn định không?
• Một thông số có bất thường không?

Trend Log giúp lưu lại những thay đổi này để có thể xem và phân tích sau đó.

Nó có thể được dùng để:

• Theo dõi xu hướng nhiệt độ.
• Theo dõi trạng thái thiết bị.
• Xem sự thay đổi của thông số.
• Kiểm tra cách thiết bị đang hoạt động.
• Hỗ trợ tìm lỗi và bảo trì.

Notification Class

Notification Class dùng để tổ chức và quản lý các thông báo hoặc cảnh báo (alarm) trong hệ thống BACnet.

Nhờ đó, dữ liệu từ thiết bị Modbus có thể được đưa vào BMS theo cách đầy đủ hơn, thay vì chỉ đưa từng giá trị riêng lẻ.

Vì vậy, điểm đáng chú ý của IN700485XX không chỉ là “đổi Modbus thành BACnet”.

Gateway còn giúp xây dựng dữ liệu phía BACnet theo nhiều loại object mà BMS có thể sử dụng.

IN700485XX hỗ trợ bao nhiêu thiết bị và điểm dữ liệu?

IN700485XX có 5 mức dung lượng, từ 100 đến 3.000 points.

Khi chọn model, không nên chỉ nhìn vào số lượng thiết bị.

Điều quan trọng hơn là phải biết tổng cộng có bao nhiêu dữ liệu (points/registers) cần đưa vào BMS.

Với ứng dụng Modbus Master → BACnet Server, phiên bản 3.000 points hỗ trợ tối đa 3.000 Modbus registers.

Ngoài ra, ứng dụng hỗ trợ tối đa 5 Modbus TCP nodes.

Với Modbus RTU, số thiết bị phụ thuộc vào cách sử dụng các cổng và đường truyền RTU.

Chọn model IN700485XX như thế nào?

Có thể chọn theo nhu cầu:

Ví dụ:

Một dự án có 20 thiết bị Modbus.

Mỗi thiết bị chỉ cần khoảng 5 points.

Tổng cộng:

20 × 5 = 100 points

Như vậy, nhu cầu dữ liệu khoảng 100 points.

Nhưng nếu chỉ có 5 thiết bị mà mỗi thiết bị cần vài trăm register, tổng số points có thể lớn hơn rất nhiều.

Vì vậy, đừng chọn gateway chỉ dựa trên số lượng thiết bị.

Trước tiên, hãy lập danh sách:

Thiết bị nào → cần lấy dữ liệu gì → tổng cộng bao nhiêu points

Sau đó mới chọn model.

BACnet/IP và BACnet MS/TP kết nối với IN700485XX như thế nào?

IN700485XX có thể đưa dữ liệu Modbus sang hệ thống BACnet thông qua BACnet/IP hoặc BACnet MS/TP.

Tuy nhiên, trong ứng dụng này, hai giao thức BACnet này không chạy cùng lúc. Chúng là hai lựa chọn ở phía BACnet khi cấu hình gateway.

BACnet/IP

BACnet/IP sử dụng Ethernet.

Gateway kết nối vào mạng Ethernet của hệ thống BMS.

Các thông tin cần quan tâm gồm:

• Địa chỉ IP.
• Mặt nạ mạng (subnet mask).
• Cổng mặc định (default gateway).
• Cổng UDP.
• Cấu hình mạng BACnet.
• Foreign Device/BBMD nếu hệ thống yêu cầu.

Cổng BACnet/IP mặc định là:

47808 (0xBAC0).

Có thể hình dung đường truyền như sau:

Modbus RTU/TCP → IN700485XX → Ethernet/BACnet/IP → BMS

Cách này phù hợp khi BMS đang dùng mạng Ethernet/IP cho BACnet.

BACnet MS/TP

BACnet MS/TP sử dụng EIA-485.

Vì vậy, thay vì dùng Ethernet, gateway kết nối với đường truyền serial.

Các thông số cần chú ý gồm:

• Địa chỉ MAC.
• Tốc độ truyền.
• Cách đấu dây EIA-485.
• Termination.
• Polarization.

Gateway hỗ trợ tốc độ từ 9,6 đến 115,2 kbps và có chế độ tự nhận tốc độ (Autobauding) theo cấu hình.

Luồng kết nối:

Modbus RTU/TCP → IN700485XX → EIA-485/BACnet MS/TP → Bộ điều khiển BMS

BACnet/IP và BACnet MS/TP có chạy cùng lúc không?

Không.

Trong ứng dụng này, bạn chọn BACnet/IP hoặc BACnet MS/TP cho phía BACnet.

Không nên hiểu rằng chỉ cần đấu cả Ethernet và EIA-485 thì gateway sẽ cùng lúc chạy BACnet/IP Server và BACnet MS/TP Server.

Cấu hình gateway Modbus sang BACnet bằng Intesis MAPS

Intesis MAPS là phần mềm dùng để cài đặt IN700485XX.

Bạn có thể dùng MAPS để:

• Khai báo thiết bị Modbus.
• Chọn dữ liệu cần lấy.
• Ghép Modbus register với BACnet object.
• Kiểm tra cấu hình.
• Gửi cấu hình vào gateway.
• Theo dõi trạng thái giao tiếp.

Bước 1: Chọn đúng ứng dụng

Đầu tiên, tạo một project mới trong Intesis MAPS.

Chọn ứng dụng:

Modbus Master → BACnet Server

Sau đó chọn đúng dung lượng theo model gateway.

Với IN700485XX, template cần dùng là:

IN-BAC-MBM

Đây là template dành cho ứng dụng Modbus Master → BACnet Server.

Việc chọn đúng template rất quan trọng vì dòng IN700485XX có nhiều ứng dụng khác nhau.

Bước 2: Khai báo thiết bị và dữ liệu cần lấy

Sau khi tạo project, khai báo các thiết bị Modbus.

Sau đó chọn những dữ liệu cần đưa sang BMS.

Thông tin có thể gồm:

• Modbus TCP hoặc Modbus RTU.
• Địa chỉ thiết bị.
• Địa chỉ register.
• Function code.
• Kiểu dữ liệu.
• Thứ tự byte.
• Đọc hoặc ghi.
• Loại BACnet object.
• Object Instance.

Mục tiêu cuối cùng là tạo được mối liên hệ:

Modbus Register → BACnet Object

Khi đó, BMS có thể đọc dữ liệu theo cấu trúc BACnet.

Bước 3: Kiểm tra mapping

MAPS cho phép kiểm tra cấu hình trước khi gửi xuống gateway.

Tùy thiết bị và giao thức, bạn có thể khai báo tín hiệu bằng tay hoặc sử dụng file/template phù hợp.

Đây là bước rất nên kiểm tra kỹ, nhất là khi dự án có hàng trăm hoặc hàng nghìn points.

Ví dụ, chỉ cần nhập sai địa chỉ register hoặc kiểu dữ liệu, giá trị BACnet có thể hiển thị sai dù dây mạng và gateway vẫn đang hoạt động bình thường.

Bước 4: Gửi cấu hình và kiểm tra

Sau khi cấu hình xong:

1. Kiểm tra lại project.
2. Kết nối với gateway.
3. Chọn Send để gửi cấu hình xuống thiết bị.
4. Kiểm tra Signals.
5. Kiểm tra trạng thái giao tiếp trong Diagnostic.

Trong MAPS, các khu vực như Configuration, Signals, Receive/Send và Diagnostic hỗ trợ quá trình cài đặt và kiểm tra gateway.

Chẩn đoán lỗi truyền thông Modbus và BACnet

Khi hệ thống không có dữ liệu, không nên chỉ nhìn xem gateway có sáng đèn hay không.

IN700485XX có các công cụ chẩn đoán trong Intesis MAPS để tìm xem lỗi nằm ở đâu: cấu hình, giao thức, tín hiệu hay phần cứng.

Có thể kiểm tra theo thứ tự:

Communication Status → Signals → Protocol Viewer → Console Viewer → Hardware Test → Log

Virtual Communication Error

Nếu gateway không nhận được phản hồi từ thiết bị Modbus, trạng thái lỗi truyền thông có thể được đưa ra thông qua tín hiệu lỗi truyền thông.

Điều này rất quan trọng.

Bởi vì:

“Giá trị không thay đổi” không phải lúc nào cũng có nghĩa là “thiết bị đang lỗi”.

Có thể thiết bị vẫn hoạt động nhưng gateway không nhận được dữ liệu.

Protocol Viewer và Signals Viewer

MAPS có các công cụ giúp xem dữ liệu đang chạy như thế nào:

• Protocol Viewer: xem hoạt động của giao thức.
• Signals Viewer: xem giá trị hiện tại của các tín hiệu.
• Console Viewer: xem thông tin giao tiếp và trạng thái của gateway.

Nhờ đó, kỹ sư có thể kiểm tra từng đoạn trong chuỗi:

Thiết bị Modbus → Gateway → BACnet Object → BMS

Từ đó dễ tìm được dữ liệu đang bị dừng ở đâu.

Hardware Test và Log

Nếu chưa tìm ra lỗi bằng các công cụ trên, có thể sử dụng Hardware Test để kiểm tra phần cứng.

MAPS cũng hỗ trợ ghi Log để lưu lại thông tin.

Những dữ liệu này có thể dùng để tìm lỗi và phân tích sự cố sau đó.

Thông số kỹ thuật IN700485XX

IN700485XX có thiết kế để lắp trên thanh DIN rail.

Gateway có Ethernet, hai cổng EIA-485 và các giao diện khác phục vụ cấu hình, giao tiếp và lưu trữ.

Gateway sử dụng hai cổng EIA-485 có cách ly.

Các cổng này cũng hỗ trợ cài đặt termination và polarization cho đường truyền serial.

Lưu ý về nhiệt độ vận hành: cần kiểm tra đúng phiên bản phần cứng hoặc số sê-ri của thiết bị.

Manual có phân biệt điều kiện theo từng nhóm số sê-ri, vì vậy không nên ghi một khoảng nhiệt độ duy nhất khi chưa xác định đúng phiên bản thiết bị.

IN700485XX phù hợp với hệ thống nào?

IN700485XX phù hợp với những hệ thống có thiết bị Modbus, nhưng BMS hoặc bộ điều khiển trung tâm lại sử dụng BACnet/IP hoặc BACnet MS/TP.

Một số ứng dụng có thể gặp:

• Đồng hồ và thiết bị Modbus cần đưa dữ liệu vào BMS BACnet.
• Hệ thống HVAC có thiết bị Modbus nhưng BMS dùng BACnet.
• Chiller, AHU hoặc FCU controller giao tiếp bằng Modbus cần kết nối với BACnet.
• Hệ thống tự động hóa cần đưa Modbus registers thành BACnet objects.
• Hệ thống cần sử dụng Schedule, Calendar hoặc Trend Log trong lớp BMS.
• Hệ thống có nhiều thiết bị Modbus nhưng muốn BMS quản lý chúng theo một cấu trúc BACnet thống nhất.

Điểm quan trọng nhất là:

Bạn không cần thay toàn bộ thiết bị Modbus đang có chỉ vì BMS sử dụng BACnet.

IN700485XX có thể đứng giữa hai hệ thống.

Thiết bị Modbus vẫn hoạt động ở tầng hiện trường.

Gateway lấy dữ liệu từ các thiết bị đó.

Sau đó, gateway đưa dữ liệu lên BMS dưới dạng BACnet Server.

Đây là lý do IN700485XX phù hợp với các dự án tích hợp hoặc nâng cấp hệ thống, nơi việc thay toàn bộ thiết bị hiện trường không phải lựa chọn thực tế.

Cần chọn model IN700485XX nào cho dự án?

Để chọn đúng model, trước tiên hãy xác định 3 thứ:

1. Có bao nhiêu thiết bị Modbus?
2. Cần đưa bao nhiêu points/registers vào BMS?
3. Thiết bị sử dụng Modbus RTU hay Modbus TCP?

Sau đó mới chọn dung lượng:

100 → 250 → 600 → 1.200 → 3.000 points

Ngoài ra, cần xác định BMS sử dụng:

• BACnet/IP hay BACnet MS/TP.
• Cần tạo những BACnet objects nào.
• Có cần Schedule hay không.
• Có cần Calendar hay không.
• Có cần Trend Log hay không.
• Cách mapping dữ liệu trong Intesis MAPS.

ECOZEN  có thể hỗ trợ kiểm tra cấu hình dựa trên hệ thống thực tế, gồm:

• Số lượng thiết bị Modbus RTU/TCP.
• Số points/registers cần đưa vào BMS.
• Kiểu kết nối Modbus.
• Kiểu kết nối BACnet.
• Cấu trúc BACnet objects.
• Nhu cầu Schedule, Calendar và Trend Log.
• Cấu hình và mapping trên Intesis MAPS.

Liên hệ ECOZEN để được tư vấn capacity và cấu hình IN700485XX theo topology Modbus – BACnet của dự án.